尽管图像变形金刚与计算机视觉任务中的卷积神经网络显示出竞争性结果，但缺乏诸如区域的电感偏见仍然在模型效率方面构成问题，尤其是对于嵌入式应用程序而言。在这项工作中，我们通过引入注意力面具以将空间位置纳入自我发挥作用来解决这个问题。局部依赖性有效地捕获了掩盖的注意力头，以及由未掩盖的注意力头部捕获的全球依赖性。随着蒙版注意力图像变压器 - MAIT，与CAIT相比，TOP -1的准确性提高了1.7％，与SWIN相比，吞吐量更少，吞吐量提高了1.5倍。使用注意力面罩编码局部性是模型的不可知论，因此它适用于整体，分层或其他新型变压器体系结构。

视觉变压器由于能够捕获图像中的长期依赖性的能力而成功地应用于图像识别任务。但是，变压器与现有卷积神经网络（CNN）之间的性能和计算成本仍然存在差距。在本文中，我们旨在解决此问题，并开发一个网络，该网络不仅可以超越规范变压器，而且可以超越高性能卷积模型。我们通过利用变压器来捕获长期依赖性和CNN来建模本地特征，从而提出了一个新的基于变压器的混合网络。此外，我们将其扩展为获得一个称为CMT的模型家族，比以前的基于卷积和基于变压器的模型获得了更好的准确性和效率。特别是，我们的CMT-S在ImageNet上获得了83.5％的TOP-1精度，而在拖鞋上的拖曳率分别比现有的DEIT和EficitiveNet小14倍和2倍。拟议的CMT-S还可以很好地概括CIFAR10（99.2％），CIFAR100（91.7％），花（98.7％）以及其他具有挑战性的视觉数据集，例如可可（44.3％地图），计算成本较小。

Convolutional architectures have proven extremely successful for vision tasks. Their hard inductive biases enable sample-efficient learning, but come at the cost of a potentially lower performance ceiling. Vision Transformers (ViTs) rely on more flexible self-attention layers, and have recently outperformed CNNs for image classification. However, they require costly pre-training on large external datasets or distillation from pretrained convolutional networks. In this paper, we ask the following question: is it possible to combine the strengths of these two architectures while avoiding their respective limitations? To this end, we introduce gated positional self-attention (GPSA), a form of positional self-attention which can be equipped with a "soft" convolutional inductive bias. We initialize the GPSA layers to mimic the locality of convolutional layers, then give each attention head the freedom to escape locality by adjusting a gating parameter regulating the attention paid to position versus content information. The resulting convolutionallike ViT architecture, ConViT, outperforms the DeiT (Touvron et al., 2020) on ImageNet, while offering a much improved sample efficiency. We further investigate the role of locality in learning by first quantifying how it is encouraged in vanilla self-attention layers, then analyzing how it is escaped in GPSA layers. We conclude by presenting various ablations to better understand the success of the ConViT. Our code and models are released publicly at https://github.com/ facebookresearch/convit.

变形金刚在自然语言处理方面取得了巨大的成功。由于变压器中自我发挥机制的强大能力，研究人员为各种计算机视觉任务（例如图像识别，对象检测，图像分割，姿势估计和3D重建）开发了视觉变压器。本文介绍了有关视觉变形金刚的不同建筑设计和培训技巧（包括自我监督的学习）文献的全面概述。我们的目标是为开放研究机会提供系统的审查。

变压器是一种基于关注的编码器解码器架构，彻底改变了自然语言处理领域。灵感来自这一重大成就，最近在将变形式架构调整到计算机视觉（CV）领域的一些开创性作品，这已经证明了他们对各种简历任务的有效性。依靠竞争力的建模能力，与现代卷积神经网络相比在本文中，我们已经为三百不同的视觉变压器进行了全面的审查，用于三个基本的CV任务（分类，检测和分割），提出了根据其动机，结构和使用情况组织这些方法的分类。 。由于培训设置和面向任务的差异，我们还在不同的配置上进行了评估了这些方法，以便于易于和直观的比较而不是各种基准。此外，我们已经揭示了一系列必不可少的，但可能使变压器能够从众多架构中脱颖而出，例如松弛的高级语义嵌入，以弥合视觉和顺序变压器之间的差距。最后，提出了三个未来的未来研究方向进行进一步投资。

We present the Group Propagation Vision Transformer (GPViT): a novel nonhierarchical (i.e. non-pyramidal) transformer model designed for general visual recognition with high-resolution features. High-resolution features (or tokens) are a natural fit for tasks that involve perceiving fine-grained details such as detection and segmentation, but exchanging global information between these features is expensive in memory and computation because of the way self-attention scales. We provide a highly efficient alternative Group Propagation Block (GP Block) to exchange global information. In each GP Block, features are first grouped together by a fixed number of learnable group tokens; we then perform Group Propagation where global information is exchanged between the grouped features; finally, global information in the updated grouped features is returned back to the image features through a transformer decoder. We evaluate GPViT on a variety of visual recognition tasks including image classification, semantic segmentation, object detection, and instance segmentation. Our method achieves significant performance gains over previous works across all tasks, especially on tasks that require high-resolution outputs, for example, our GPViT-L3 outperforms Swin Transformer-B by 2.0 mIoU on ADE20K semantic segmentation with only half as many parameters. Code and pre-trained models are available at https://github.com/ChenhongyiYang/GPViT .

We design a family of image classification architectures that optimize the trade-off between accuracy and efficiency in a high-speed regime. Our work exploits recent findings in attention-based architectures, which are competitive on highly parallel processing hardware. We revisit principles from the extensive literature on convolutional neural networks to apply them to transformers, in particular activation maps with decreasing resolutions. We also introduce the attention bias, a new way to integrate positional information in vision transformers.As a result, we propose LeVIT: a hybrid neural network for fast inference image classification. We consider different measures of efficiency on different hardware platforms, so as to best reflect a wide range of application scenarios. Our extensive experiments empirically validate our technical choices and show they are suitable to most architectures. Overall, LeViT significantly outperforms existing convnets and vision transformers with respect to the speed/accuracy tradeoff. For example, at 80% ImageNet top-1 accuracy, LeViT is 5 times faster than EfficientNet on CPU. We release the code at https: //github.com/facebookresearch/LeViT.

诸如对象检测和分割等密集的计算机视觉任务需要有效的多尺度特征表示，用于检测或分类具有不同大小的对象或区域。虽然卷积神经网络（CNNS）是这种任务的主导架构，但最近引入了视觉变压器（VITS）的目标是将它们替换为骨干。类似于CNN，VITS构建一个简单的多级结构（即，细致粗略），用于使用单尺度补丁进行多尺度表示。在这项工作中，通过从现有变压器的不同角度来看，我们探索了多尺度补丁嵌入和多路径结构，构建了多路径视觉变压器（MPVIT）。 MPVIT通过使用重叠的卷积贴片嵌入，将相同尺寸〜（即，序列长度，序列长度，序列长度的序列长度）嵌入不同尺度的斑块。然后，通过多个路径独立地将不同尺度的令牌独立地馈送到变压器编码器，并且可以聚合产生的特征，使得能够在相同特征级别的精细和粗糙的特征表示。由于多样化，多尺寸特征表示，我们的MPVits从微小〜（5m）缩放到基础〜（73米）一直在想象成分，对象检测，实例分段上的最先进的视觉变压器来实现卓越的性能，和语义细分。这些广泛的结果表明，MPVIT可以作为各种视觉任务的多功能骨干网。代码将在\ url {https://git.io/mpvit}上公开可用。

由于缺乏电感偏见，视觉变压器（VIT）通常被认为比卷积神经网络（CNN）少。因此，最近的工作将卷积作为插件模块，并将其嵌入各种Vit对应物中。在本文中，我们认为卷积内核执行信息聚合以连接所有令牌。但是，如果这种明确的聚合能够以更均匀的方式起作用，则实际上是轻重量VIT的不必要的。受到这一点的启发，我们将Lightvit作为新的轻巧VIT家族，以在不卷积的情况下在纯变压器块上实现更好的准确性效率平衡。具体而言，我们将一个全球但有效的聚合方案引入了VIT的自我注意力和前馈网络（FFN），其中引入了其他可学习的令牌以捕获全球依赖性；在令牌嵌入上施加了双维通道和空间注意力。实验表明，我们的模型在图像分类，对象检测和语义分割任务上取得了重大改进。例如，我们的LightVit-T仅使用0.7G拖鞋的ImageNet上达到78.7％的精度，在GPU上的PVTV2-B0优于8.2％，而GPU的速度快11％。代码可在https://github.com/hunto/lightvit上找到。

我们提出了全球环境视觉变压器（GC VIT），这是一种新的结构，可增强参数和计算利用率。我们的方法利用了与本地自我注意的联合的全球自我发项模块，以有效但有效地建模长和短距离的空间相互作用，而无需昂贵的操作，例如计算注意力面罩或移动本地窗户。此外，我们通过建议在我们的体系结构中使用修改后的融合倒置残差块来解决VIT中缺乏归纳偏差的问题。我们提出的GC VIT在图像分类，对象检测和语义分割任务中实现了最新的结果。在用于分类的ImagEnet-1k数据集上，基本，小而微小的GC VIT，$ 28 $ M，$ 51 $ M和$ 90 $ M参数实现$ \ textbf {83.2 \％} $，$ \ textbf {83.9 \％} $和$ \ textbf {84.4 \％} $ top-1的精度，超过了相当大的先前艺术，例如基于CNN的Convnext和基于VIT的Swin Transformer，其优势大大。在对象检测，实例分割和使用MS Coco和ADE20K数据集的下游任务中，预训练的GC VIT主机在对象检测，实例分割和语义分割的任务中始终如一地超过事务，有时是通过大余量。可在https://github.com/nvlabs/gcvit上获得代码。

近期视觉变压器〜（VIT）模型在各种计算机视觉任务中展示了令人鼓舞的结果，因为他们的竞争力通过自我关注建模图像补丁或令牌的长距离依赖性。然而，这些模型通常指定每层中每个令牌特征的类似场景。这种约束不可避免地限制了每个自我注意层在捕获多尺度特征中的能力，从而导致处理具有不同尺度的多个对象的图像的性能下降。为了解决这个问题，我们提出了一种新颖和通用的策略，称为分流的自我关注〜（SSA），它允许VITS为每个关注层的混合秤的关注进行模拟。 SSA的关键概念是将异构接收领域的尺寸注入令牌：在计算自我注意矩阵之前，它选择性地合并令牌以表示较大的对象特征，同时保持某些令牌以保持细粒度的特征。这种新颖的合并方案能够自我注意，以了解具有不同大小的对象之间的关系，并同时降低令牌数字和计算成本。各种任务的广泛实验表明了SSA的优越性。具体而言，基于SSA的变压器实现了84.0 \％的前1个精度，并且在ImageNet上占据了最先进的焦距变压器，只有一半的模型尺寸和计算成本，并且在Coco上超过了焦点变压器1.3映射2.9 MIOU在ADE20K上类似参数和计算成本。代码已在https://github.com/oliverrensu/shunted-transformer发布。

变压器提供了一种设计神经网络以进行视觉识别的新方法。与卷积网络相比，变压器享有在每个阶段引用全局特征的能力，但注意模块带来了更高的计算开销，阻碍了变压器的应用来处理高分辨率的视觉数据。本文旨在减轻效率和灵活性之间的冲突，为此，我们为每个地区提出了专门的令牌，作为使者（MSG）。因此，通过操纵这些MSG令牌，可以在跨区域灵活地交换视觉信息，并且减少计算复杂性。然后，我们将MSG令牌集成到一个名为MSG-Transformer的多尺度体系结构中。在标准图像分类和对象检测中，MSG变压器实现了竞争性能，加速了GPU和CPU的推断。代码可在https://github.com/hustvl/msg-transformer中找到。

分层结构在最近的视觉变压器中很受欢迎，但是，它们需要复杂的设计和大规模的数据集。在本文中，我们探讨了在非重叠图像块上嵌套基本本地变压器的想法，并以分层方式聚合它们。我们发现块聚合函数在启用跨块非本地信息通信方面发挥着关键作用。此观察导致我们设计简化的架构，该架构需要在原始视觉变压器上更改次要代码。拟议的明智选择的设计的好处是三倍：（1）巢汇聚速度更快，需要更少的培训数据，以实现对图中的良好的概率和小型数据集如CiFAR; （2）在将关键思想扩展到图像生成时，巢导致强大的解码器，这是8美元\时代比以前的基于变压器的发电机更快; （3）我们展示通过我们设计中的这种嵌套层次结构解耦了特征学习和抽象过程，使得能够构建一种新的方法（命名的Gradcat），用于视觉解释学习模型。源代码可用https://github.com/google-research/nested-transformer。

We present in this paper a new architecture, named Convolutional vision Transformer (CvT), that improves Vision Transformer (ViT) in performance and efficiency by introducing convolutions into ViT to yield the best of both designs. This is accomplished through two primary modifications: a hierarchy of Transformers containing a new convolutional token embedding, and a convolutional Transformer block leveraging a convolutional projection. These changes introduce desirable properties of convolutional neural networks (CNNs) to the ViT architecture (i.e. shift, scale, and distortion invariance) while maintaining the merits of Transformers (i.e. dynamic attention, global context, and better generalization). We validate CvT by conducting extensive experiments, showing that this approach achieves state-of-the-art performance over other Vision Transformers and ResNets on ImageNet-1k, with fewer parameters and lower FLOPs. In addition, performance gains are maintained when pretrained on larger datasets (e.g. ImageNet-22k) and fine-tuned to downstream tasks. Pretrained on ImageNet-22k, our CvT-W24 obtains a top-1 accuracy of 87.7% on the ImageNet-1k val set. Finally, our results show that the positional encoding, a crucial component in existing Vision Transformers, can be safely removed in our model, simplifying the design for higher resolution vision tasks. Code will be released at https: //github.com/leoxiaobin/CvT.

变压器已成为深度学习中的主导架构之一，特别是计算机视觉中的卷积神经网络（CNNS）的强大替代品。然而，由于长期表示的自我关注的二次复杂性，以前作品中的变压器培训和推理可能是非常昂贵的，特别是对于高分辨率密集预测任务。为此，我们提出了一种更少的关注视觉变压器（点亮），建立在变形金刚的早期自我注意层仍然专注于当地模式并在最近的等级视觉变压器中带来轻微的益处。具体而言，我们提出了一种分层变压器，在那里我们使用纯多层的感知（MLP）来在早期阶段编码丰富的本地模式，同时应用自我注意模块来捕获更深层中的较长依赖性。此外，我们进一步提出了一种学习的可变形的令牌合并模块，以以非均匀方式自适应地熔化信息贴片。建议的点亮在图像识别任务中实现了有希望的性能，包括图像分类，对象检测和实例分段，作为许多愿景任务的强骨干。代码可用：https://github.com/zhuang-group/lit

视觉变压器（VIT）用作强大的视觉模型。与卷积神经网络不同，在前几年主导视觉研究，视觉变压器享有捕获数据中的远程依赖性的能力。尽管如此，任何变压器架构的组成部分，自我关注机制都存在高延迟和低效的内存利用，使其不太适合高分辨率输入图像。为了缓解这些缺点，分层视觉模型在非交错的窗口上局部使用自我关注。这种放松会降低输入尺寸的复杂性;但是，它限制了横窗相互作用，损害了模型性能。在本文中，我们提出了一种新的班次不变的本地注意层，称为查询和参加（QNA），其以重叠的方式聚集在本地输入，非常类似于卷积。 QNA背后的关键想法是介绍学习的查询，这允许快速高效地实现。我们通过将其纳入分层视觉变压器模型来验证我们的层的有效性。我们展示了速度和内存复杂性的改进，同时实现了与最先进的模型的可比准确性。最后，我们的图层尺寸尤其良好，窗口大小，需要高于X10的内存，而不是比现有方法更快。

视觉变压器在众多计算机视觉任务上表现出了巨大的成功。然而，由于计算复杂性和记忆足迹是二次的，因此其中心分量（软磁性注意力）禁止视觉变压器扩展到高分辨率图像。尽管在自然语言处理（NLP）任务中引入了线性注意以减轻类似问题，但直接将现有的线性注意力应用于视觉变压器可能不会导致令人满意的结果。我们研究了这个问题，发现与NLP任务相比，计算机视觉任务更多地关注本地信息。基于这一观察结果，我们提出了附近的关注，该关注引入了具有线性复杂性的视觉变压器的局部性偏见。具体而言，对于每个图像补丁，我们根据其相邻贴片测量的2D曼哈顿距离调整了注意力重量。在这种情况下，相邻的补丁比遥远的补丁会受到更大的关注。此外，由于我们的附近注意力要求令牌长度比特征维度大得多，以显示其效率优势，因此我们进一步提出了一个新的附近视觉变压器（VVT）结构，以减少特征维度而不脱离准确性。我们在CIFAR100，ImagEnet1k和ADE20K数据集上进行了广泛的实验，以验证我们方法的有效性。当输入分辨率增加时，与以前的基于变压器和基于卷积的网络相比，GFLOP的增长率较慢。特别是，我们的方法达到了最新的图像分类精度，其参数比以前的方法少50％。

视觉变压器已成为计算机视觉任务最重要的模型之一。虽然它们以前的工作胜过，但它们需要大量计算资源，这是二次为$ n $的规模。这是传统自我关注（SA）算法的主要缺点。在这里，我们提出了单位力操作的视觉变压器（UFO-VIT），一种具有线性复杂性的新型SA机制。这项工作的主要方法是消除原始SA的非线性。我们将SA机构的矩阵乘法构成而没有复杂的线性近似。通过从原始SA仅修改几行代码，所提出的型号在大多数容量制度上以图像分类和密集的预测任务更优于基于变压器的模型。

在本文中，我们通过利用视觉数据中的空间稀疏性提出了一种新的模型加速方法。我们观察到，视觉变压器中的最终预测仅基于最有用的令牌的子集，这足以使图像识别。基于此观察，我们提出了一个动态的令牌稀疏框架，以根据加速视觉变压器的输入逐渐和动态地修剪冗余令牌。具体而言，我们设计了一个轻量级预测模块，以估计给定当前功能的每个令牌的重要性得分。该模块被添加到不同的层中以层次修剪冗余令牌。尽管该框架的启发是我们观察到视觉变压器中稀疏注意力的启发，但我们发现自适应和不对称计算的想法可能是加速各种体系结构的一般解决方案。我们将我们的方法扩展到包括CNN和分层视觉变压器在内的层次模型，以及更复杂的密集预测任务，这些任务需要通过制定更通用的动态空间稀疏框架，并具有渐进性的稀疏性和非对称性计算，用于不同空间位置。通过将轻质快速路径应用于少量的特征，并使用更具表现力的慢速路径到更重要的位置，我们可以维护特征地图的结构，同时大大减少整体计算。广泛的实验证明了我们框架对各种现代体系结构和不同视觉识别任务的有效性。我们的结果清楚地表明，动态空间稀疏为模型加速提供了一个新的，更有效的维度。代码可从https://github.com/raoyongming/dynamicvit获得

在语言领域取得成功之后，自我发挥机制（变压器）在视觉领域采用并取得了巨大的成功。此外，作为另一个流中的多层感知器（MLP），也在视觉域中探索。除传统CNN以外，这些架构最近引起了人们的关注，并提出了许多方法。作为将参数效率和性能与图像识别中的局部性和层次结合在一起的一种，我们提出了将两个流合并的GSWIN。Swin Transformer和（多头）GMLP。我们表明，与具有较小模型大小的SWIN Transformer相比，GSWIN可以在三个视觉任务，图像分类，对象检测和语义分割方面实现更好的准确性。